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干式变压器的常见故障及对策分析

2020-11-18 178 上传者：管理员

摘要：文章以福州西湖公园电气控制系统为例，结合近几年西湖公园发生的实际故障案例，分析故障产生原因，提出针对性的故障处理方式，以期为电力系统工作人员对干式变压器运行、检修和维护工作提供借鉴。

关键词：
处理方法
常见故障
干式变压器
电力系统
电气控制系统
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干式变压器主要为配电类变压器，主要由硅钢片组成的铁芯和环氧树脂浇注的线圈组成，电压等级一般为35kV及以下，容量为40000kVA及以下，干式变压器具有高效、清洁卫生、使用面积大等优势，对维护配电系统的安全稳定运行具有重要意义，在西湖公园电力系统中应用广泛。

1、干式变压器常见故障

1.1 声音异常

变压器声音分为正常声音和非正常声音，当电压器能够发出“嗡嗡嗡”的正常声音时，说明变压器在正常做功，此时变压器的声音会随着变压器负载的大小产生强弱变化。若在检修变压器时发现变压器声音异常，技术人员应根据自己的专业知识及处理异常事故的经验，分析判断变压器声音异常来源，检测变压器的异常声音是出现在外部还是内部，进而根据变压器声音异常状况做出下一步预测。以西湖公园电力系统为例，当电力系统工作人员在日常的检测维护工作中，发现西湖公园变压器声音异常，应查找变压器声音异常的来源，找出是变压器外部声音异常还是内部声音异常。

1.1.1 内部声音异常原因及处理措施

就西湖公园电力系统故障来看，在变压器出现内部声音异常现象时，多半是以下几种原因：（1）铁心夹件松动，进而发出“叮当”和“呼呼”的声音。（2）线圈震动也会导致变压器内部声音异常，线圈震动多半由变压器工作中负载电流通过引起，变压器工作过程中，负载电流通过变压器会产生漏磁，继而引发线圈震动，从而导致变压器内部产生低沉噪音。（3）铁心不接地也是导致变压器内部声音异常的重要原因。（4）分接头接触不良，变压器分接头接触不良，会随着负载的增加而变大，进而产生“吱吱”“噼啪”声。

处理方式如下：（1）对于变压器内部铁心夹件松动情况，检修人员应在保证自身安全的情况下进行检修，通知西湖电力部门预先停电，做好相应的安全措施后，检查螺栓松动情况，找出螺栓松动原因，及时针对螺栓情况做出应急处理。（2）若变压器接头未接地导致变压器声音异常，应停电做好安全措施后将铁芯可靠接地。（3）对于分头接触不良情况，同样也是先停电处理，停电后检查变压器各个档位的连接情况，再检查各档位电阻，并根据检查情况做出相应处理。

综上所述，只要变压器出现异常声音，应立即停电检查。

1.1.2 外部声音异常原因及处理措施

西湖公园电力系统变压器出现声音异常，在考虑完变压器内部出现异常声音之外，还应考虑变压器外部出现的异常声音，若是变压器外部出现的异常声音，应从以下原因进行相关分析：（1）变压器超载运行，如果变压器超负荷运行，过重的负荷使得变压器承受压力过大，进而发出“嗡嗡”的声音。（2）变压器运行电压过高，当变压器运行电压过高，变压器容易过励磁，由此导致变压器工作时声音过大，对变压器的使用寿命及用电安全造成影响。（3）变压器缺相运行也是导致变压器外部声音异常的重要原因，变压器缺相运行时，变压器无法正常励磁，由此导致变压器在运行中产生非常尖锐的声音。（4）以西湖公园为例，在西湖公园的电力系统中，变压器的夹件槽钢等部位都已喷漆处理，受喷漆影响，各零部件之间接触不良现象突出，易产生漏磁场，从而导致变压器各部件之间出现悬浮电位，使得变压器外部声音异常。（5）变压器共振，检查西湖公园内变压器的安装是否合格，若变压器安装不好，变压器安装一个角悬空或地板太薄，都会产生变压器共振，进而使变压器出现噪音。

针对西湖公园电力系统变压器出现异常声音的原因分析，制定出如下应对策略：（1）针对变压器超载运行现象，相关技术人员在维修时，应注意观察西湖公园电力系统整体运行情况，适当降低变压器的运行负荷。（2）变压器电压运行过高时，相关技术人员应根据西湖公园用电情况，检测用电电压是否过高，一旦确定变压器运行电压超负荷，应立即采取解决对策，参照变压器上显示的额定电压内容，适当调压。（3）对于变压器缺相运行产生的声音异常现象，首先将西湖公园的整个电力系统做停电处理，使用万能表检测低压侧各项电压是否正常，是否存在断线、高压保险丝熔断现象，并根据检测结果进行合理修复。（4）出现短路或接地情况也会导致变压器声音异常，相关技术人员应在将西湖电力系统停电处理后，检查低压侧回路，从而更加方便的解决变压器故障（如图1）。（5）悬浮电位本身不会对变压器造成影响，只是由于变压器各部件之间的油漆涂层，影响了变压器的运行声音，使之出现异常现象。（6）变压器共振对变压器声音产生的影响是非常大的，需针对具体故障情况采取相应的应对措施。首先检查变压器外壳钢板，查看其是否有出现钢板松动问题，若外壳钢板松动，需紧固变压器外壳螺丝，使之固定。其次查看各风机有无松动，若风机松动，也应即使紧固各风机螺栓。此外，在判断变压器共振部位时，应用手长按变压外壳，听变压器声音有无变化，若变压器生音出现变化，则说明变压器存在共振现状。在根据变压器故障情况采取相对应的措施。

图1低压侧短路示意图

1.2 温度异常

变压器温度与变压器所承受的负荷关系紧密，变压器负载的负荷越大，温度就越高，以西湖公园电力系统为例，受高温天气影响，使得电力系统运行过热，极易引发电力设备温度异常现象。变压器分接头发热烧毁现象严重（如图2）。导致变压器分接头发热烧毁的原因是变压器高压线圈分接端子与分解板接触不良造成分解板温度异常，发热严重，进而烧毁变压线圈。

1.2.1 事故分析

目前，变压器分接头发热烧毁现象频发，对电力系统的影响巨大，尤其是西湖公园人流量较大，电力系统故障会严重影响西湖公园游客数量，对游客的人身安全也起不到应有保障。变压器分接头发热烧毁原因还有以下几种情况：（1）在调整西湖公园变压器输出电压时未恢复好调整分接板。（2）线圈制造面积不符合要求，当线圈出现超负荷运行时，受面积不合格的影响，很容易导致线圈发热，进而出现烧毁现象。

图2变压器分接头发热烧毁示意图

1.2.2 异常处理

借鉴上文所述的异常处理方式，当西湖公园变压器产生故障时，首先将西湖公园整个电力系统停电处理，并对可能导致变压器出现故障的原因进行系统分析，有针对性的检查各部位可能出现的故障情况。温控器失灵会导致对变压器运行过程中的温度检测失误，温度计温度显示结果出现偏差，即便变压器温度过高也不能做出相应警告，由此导致变压器分接头发热烧毁现象频发。一旦检测出温控器失灵现象，需及时更换。

1.3 绕组过热

西湖公园电力系统较为复杂，巨大的供电需求对变压器的要求更高，但在西湖公园电力系统的运行过程中，变压器绕组过热是经常出现的故障问题（如图3），变压器绕组过热共分为三种情况：发热异常型、散热异常型和异常运行过热。

图3变压器绕组过热示意图

1.3.1 绕组过热原因分析

发热异常型通常是绕组导体截面设计偏小，造成直流电阻增大，导致变压器负载损耗较大变压器发热量大；绕组结构设计不合理，损耗增大内部存在局部过热；产品的散热结构设置不科学或者导体与绝缘材料的散热系数不匹配，变压器产生的热量不能有效散发。

散热异常型通常原因是环境温度高而配电室通风不良、变压器自带风机风量不够或者风机堵转，不能发挥预期的通风散热效果。

异常运行过热型为变压器长期负载过大电压，加之长期做功，导致变压器耗损严重，损耗增大自然发热量增大，导致变压器过热。

1.3.2 绕组过热处理措施

电路检修时用吸尘器清扫变压器绕组和铁心上的积灰，定期检查或者更换变压器冷却装置。利用温控仪自动控制横流风机给绕组、铁心散热。将温控仪启停风机出厂整定值调整到符合实际的温度范围。

1.4 变压器铁心接地绝缘异常

变压器铁心接地绝缘异常原因有两种情况，以西湖公园电力系统中的变压器为例，应从外部因素和内部因素两个角度出发分析西湖公园变压器铁心接地绝缘情况，具体如下：

1.4.1 外部因素

变压器在运行中铁心的漏磁使附近空间产生弱磁性，吸引了周围的金属粉末和粉尘，尤其是西湖公园人流量过大，人群密集容易造成空气混浊，如果维护清洁工作不到位会引起铁心多点接地的发生。

1.4.2 内在因素

导致变压器出现问题的因素有很多，具体分析如下：

(1）变压器材质有问题，硅钢片是变压器的主要材质，若硅钢片表面出现大面积的锈蚀，对变压器正常运行会产生较大影响，易引发片间短路。

(2）硅钢片加工不合理同样也会导致变压器问题，如硅钢片加工过程中毛刺超标，也会引发变压器片间短路现象。

1.4.3 多点接地处理措施

(1）根据现场变压器状况处理外部因素影响的多点接地故障

干式变压器因长期停用或密封不好，会积尘、受潮等，西湖公园空气污浊，变压器表面灰尘较多，因此，可先对表面进行清洁后采用太阳灯对铁轭进行烘烤，或是采用空载法进行自加热。

(2）采用逐级排查方法处理内在因素造成的铁心接地故障

逐级排查法是电力系统中通用的检查故障的方法，在西湖电力系统中也能得到有效应用，使用直流、交流法对变压器铁心多点接地故障点进行查找，从上铁轭开始进行逐级排查，从检测穿心螺杆到检测铁心对地绝缘电阻，若期间未检测出异常现象，则说明故障问题不在穿心螺杆和铁心对地绝缘电阻处。接着再检查下铁轭，下铁轭检查难度较大，干式变压器下铁轭承托有线圈，拆除起来难度较大，可以采用交流电弧法等方式进行检修。

综上所述，在处理西湖公园干式变压器故障问题时，一定要先切断电源，再进行故障处理，保证施工人员的人身安全。

2、干式变压器运行维护中的建议

(1）变压器安装时应注意，一定严格按照变压器的安装规范进行操作，变压器安装好后也要按照变压器后期检修施工规范进行检修，对于变压器的特殊部件也行按照特殊维护方式进行定期检查维护。像西湖公园这种大型活动场所对电力设备的要求更高，一旦出现用电故障将会影响整个公园的运营，这就需要定期检查和维护变压器，根据公园中不同的环境状况，制定合适的维修时间，对于干燥清洁的场所，应当每年进行一次检查；人流量较大的场所空气混浊，建议每三到六个月进行一次检查。

(2）每年至少检查一次紧固件，检查内容包括：a.重新紧固变压器上所有的电连接紧固件；b.检查变压器上的金属部件有无生锈或腐蚀现象，如果发现有生锈或者腐蚀现象，应立即采取应急措施，更换金属部件；c.检查绝缘体，保证绝缘体的功能，防止触电事故。

在西湖公园用电安全管理中，一定要注意上述事项，对各电器部件进行定期检查，排除漏电隐患，减少触电等用电事故的发生频率。

3、结束语

干式变压器的工作原理和其他变压器一样，遵循电和磁耦合的使用所需的电压技术的物理原则，当电流通过导线的电流流过，它会产生变化的磁场或周围的“磁”。本文主要就西湖公园变压器故障案例进行了一系列分析，解释了故障产生的原因，并对故障问题进行了及时处理，保证公园的电力系统的正常运行。此外，干式变压器因其具有运行效率高、体积小、低噪音、免维修、抗短路等优点，非常适合在像西湖公园这种公园场所中应用。

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